[发明专利]弹性零件热处理方法

说明书

本发明属于热处理技术领域，涉及一种弹性零件热处理方法。

弹簧是一种在交变应力条件下工作的机械零件，一般要求具有高的疲劳极限、良好的表面质量和弹性施放效率、足够的回弹韧性等特点。为了达到这些要求对弹性零件采取适当的热处理，以获得高的疲劳强度和弹性极限。在《热处理基本知识》一书中，介绍了用弹簧钢制造弹簧的一般热处理方法，包括870℃±10℃温度下淬火、400-520℃温度回火，回火后喷丸处理（吹砂），热处理后对表面进行磷化或发黑处理。这种热处理方法得到的弹性零件疲劳强度仍比较低，使用寿命短，不能满足一般要求较高的弹性零件的服役极限既浪费了国家重要的优质金属材料，又增加了使用厂家种种麻烦。为了提高金属材料的强度、常常对金属材料表面采用化学热处理方法进行强化，如用氮渗入钢的表面层即氮化热处理，氮化热处理用的介质为氨，由于氨在分解出活性（N）的同时，还分解出大量的H₂，若是H₂也渗入到金属表面，就会产生氢脆，反而会降低材料的抗疲劳强度，若要除去氢脆，则还要进行8小时以上的再加热处理，要耗费大量能源和延长设备生产周期，弹性零件若采用氮化热处理工艺、由于氮化温度高（710℃）和所用的时间比较长，既不符合该产品的生产工艺，又延长了产品的生产周期，能源消耗大，相应地提高了产品的生产成本。因此，在现阶段的弹性零件的生产中，没有采用氮化热处理。

本发明的目的是要为弹性零件提供一种能克服上述矛盾的热处理方法，达到提高弹性零件抗疲劳强度和弹性韧性，以提高弹性零件的使用寿命。

本发明的目的是用以下技术方案来实现的。本发明弹性零件热处理方法包括850℃±10℃温度下淬火、400-500℃温度回火，吹砂、用清洗剂对表面进行清洗，放入氮化炉中进行真空脉冲软氮化热处理，真空脉冲软氮化热处理温度400-500℃，热处理时间4-6小时，氮化介质为氨气（NH₃），之后通入N₂保护气体，降温至300℃后出炉油冷，再回火至200℃空冷。

真空脉冲软氮化热处理的方法是，将清洗去油后的弹性零件装入真空氮化热处理炉中，盖好炉盖，升温到氮化温度400-500℃，然后抽真空至所需的真空度中如1-10托（TOγγ）时，停止抽真空，向氮化炉内输入氨气，氨气受热后，部分氨气发生分解，分解出的（N）活性原子部分被零件表面吸收，一部分迅速结合成分子氮（N₂），N₂和分解产生的氢分子（H₂）以及未分解的NH₃成为废气被及时由抽真空系统抽出，这样就能及时防止氢被零件表面吸收产生氢脆，一般抽真空后，输入氨气至压力为300-350托，保持压力50-60分钟，之后再抽真空1-2分钟，输入氨气，如此脉冲循环，每一次循环过程约65分钟。在真空软氮化过程中，氨分解产生的初生态氮原子即活性（N），由于化学活性大、体积小、易被钢表面吸收，余下的在部分氢等在短时间内由真空及时排出，大大降低了氢渗入零件表面产生氢脆的危害性。

对弹性零件进行气体软氮化热处理在化学热处理中属于生产周期最长的工艺方法，延长生产周期，造成生产成本升高。为加快气体氮化热处理过程，在真空软氮化热处理过程中，在氮化炉中加入稀土元素作催渗剂。即以液氨为单基原料，混合稀土氯化物作催渗剂的气体真空软氮化热处理工艺方法。

混合稀土氯化物中稀土元素的含量（重量百分比）：Ce    26.6%、La    13.8%、Pr    3.4%、Nd    11.4%、Sn    1.3%、Cd    0.32%，Y及其它0.32%，累计57.14%（其余为氯元素）、混合稀土氯化物作催渗剂使用方法是根据氮化炉的容量、装炉量及工件形状等关系，加入混合稀土氯化物的量为液氯量的30-40%（重量百分比）。混合稀土氯化物溶入溶剂中、溶剂可采用甲醇等，在真空软氮化热处理时，按规定的比例，将混合稀土氯化物溶液在氮化炉中输入氨的同时，往炉中滴入混合稀土氯化物。